(PhysOrg.com) -- Les stimulateurs cardiaques et autres dispositifs médicaux implantés nécessitent du courant électrique pour fonctionner. Le changement de batterie nécessite une opération supplémentaire, ce qui est un stress supplémentaire pour le patient. Une équipe japonaise dirigée par Eijiro Miyako à l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées a maintenant introduit une approche alternative dans la revue Angewandte Chemie :un convertisseur implantable qui peut simplement être irradié avec une lumière laser à travers la peau.
Les dispositifs bioélectroniques aident de nombreux patients à vivre plus longtemps et à avoir une meilleure qualité de vie. Les stimulateurs cardiaques ne sont pas les seuls implants électroniques utilisés aujourd'hui; il existe également des « stimulateurs de la douleur » qui soulagent les douleurs chroniques sévères. Ce sont des neurostimulateurs qui envoient des impulsions électriques directement à la moelle épinière pour bloquer la voie du signal qui transmet la douleur au cerveau. Un autre exemple est la pompe à médicament implantable, qui peut diriger des analgésiques près de la moelle épinière ou fournir de l'insuline pour les diabétiques.
De tels implants électroniques sont généralement alimentés par des piles au lithium qui durent au plus dix ans. La batterie doit alors être changée lors d'une autre opération. Une version rechargeable est donc souhaitable. Différentes alternatives sont actuellement disponibles, telles que les cellules électriques qui sont entraînées par le glucose dans le corps, ou dynamos musculaires. L'inconvénient est que la production de courant ne peut pas être contrôlée. D'autres approches fonctionnent par génération de courant électromagnétique, mais cela peut perturber les appareils électroniques à proximité.
L'équipe japonaise a maintenant développé une alternative intéressante, un dispositif qui délivre du courant lors d'une irradiation avec un laser. Au cœur du système se trouvent des nanotubes de carbone très finement divisés noyés dans une matrice de silicium. Ceux-ci absorbent la lumière laser et convertissent très efficacement l'énergie lumineuse en chaleur. Cette énergie thermique est à son tour convertie en courant électrique par le petit appareil. Cela fonctionne grâce à l'effet Seebeck :dans un circuit électrique composé de deux conducteurs différents - dans ce cas un arrangement spécial de matériaux semi-conducteurs - une différence de température entre les contacts entraîne une faible tension. Seule la face de l'appareil revêtue du composite silicium/nanotube de carbone qui est irradiée s'échauffe, qui fournit la différence de température requise. Parce que les nanotubes de carbone absorbent très bien dans une gamme de longueurs d'onde qui peuvent traverser les tissus, le dispositif, qui n'a pas besoin d'être plus grand qu'un demi-centimètre cube, peut être implanté sous la peau. Une simple irradiation devrait alors lui permettre de générer une tension suffisante pour charger la batterie d'un stimulateur cardiaque ou autre appareil.
Les chercheurs travaillent désormais à rendre la conversion d'énergie de l'appareil encore plus efficace et à augmenter sa sécurité pour les applications médicales.
